天然葉黃素及其在水產飼料中的應用

曾胡龍，程宗佳，趙典惠，陶正國

（廣州立達爾生物科技股份有限公司，廣州 510663）

天然葉黃素（Xanthophyll）是指自然界中廣泛存在的一大類含氧類胡蘿卜素，主要來源于植物和藻類，其中萬壽菊（Tagetes erectaL.）花中天然葉黃素含量豐富，種植、加工技術成熟，是提取天然葉黃素的優質原料。源自萬壽菊的天然葉黃素是水產動物優質的天然著色劑，還具有提高水產動物抗氧化能力以及作為維生素前體的營養價值，在改善動物健康狀況和生長性能方面亦有一定效果，目前國內外已有廣泛的研究。源自萬壽菊的葉黃素作為一種純天然植物提取物，不僅安全可靠，同時有益于人體健康，值得在水產飼料中進一步深入開發利用。自2013 年農業農村部公告第2045 號將天然葉黃素（源自萬壽菊）擴大應用范圍至水產動物后，其在我國水產飼料中的添加日益普遍。萬壽菊提取的天然葉黃素安全有效，其主要色素成分與很多水產動物體內的類胡蘿卜素組分相近，添加應用于水產動物飼料，在解決很多水產動物的體色問題方面起到了關鍵的作用。但許多業內人士對天然葉黃素的特點及在水產飼料中的應用還存在一些不明之處，本文通過查閱總結大量國內外研究成果形成綜述，以期為相關從業人員提供參考。

1 天然葉黃素簡介

天然葉黃素是指自然界中廣泛存在的一大類含氧類胡蘿卜素，呈桔紅色或橙黃色，主要來源于植物和藻類，代表性組分為黃體素（Lutein）和玉米黃質（Zeaxanthin），其結構式如圖1、圖2所示。不同植物體中天然葉黃素成分的差異很大，其中萬壽菊花中天然葉黃素含量遠高于一般植物，可規?；N植，提取加工技術成熟，目前已形成完善的產業鏈，是天然葉黃素生產的優質原料。萬壽菊提取的天然葉黃素安全有效，已廣泛應用于食品、醫藥、飼料等領域。

圖1 黃體素（Lutein）

圖2 玉米黃質（Zeaxanthin）

天然葉黃素對人體和動物體具有重要的生理功能。研究表明，視網膜黃斑區富含類胡蘿卜素，主要是黃體素和玉米黃質，其對于保護眼睛起至關重要的作用，機理是濾除有光毒害作用的藍光，并可淬滅單線態氧。天然葉黃素是清除氧自由基的有效物質，能夠減少毒害物質對細胞的氧化損傷，從而在控制癌癥、心血管疾病及增強機體免疫力方面有顯著的生物學活性。

2 天然葉黃素的安全性

目前市場上生產使用的天然葉黃素原料大多來自萬壽菊。萬壽菊是古老的傳統名花，原產于墨西哥，常作為觀賞花卉栽培，同時也是一種重要的藥食同源植物，其花瓣具有清熱解毒的功效。

作為一種食品、保健品用途的產品，天然葉黃素的安全性得到國內外權威機構如美國食品藥品局（FDA）評估認可，并于1995 年批準將其作為食品補充劑用于食品、飲料。胡憲等[1]研究表明，葉黃素對大、小鼠急性經口半數致死量（LD50）＞10 000 mg·kg-1，Ames試驗、小鼠骨髓嗜多染紅細胞微核試驗、小鼠精子畸形試驗結果均為陰性，認為葉黃素屬于無毒物質，可以作為一種食品添加劑和保健食品原料進行開發、利用。事實上，天然葉黃素對人體健康有多方面益處，目前已在食品、保健品中廣泛應用，如許多高端嬰幼兒奶粉中添加了天然葉黃素，而市場上有效成分為天然葉黃素的咀嚼片、膠囊、含片琳瑯滿目。

針對天然葉黃素添加應用于水產動物飼料的安全性，王魯波等[2]在國家水產飼料安全評價基地進行了系統評估，在黃顙魚飼料中的添加量高達1 700 mg·kg-1的萬壽菊提取的天然葉黃素（此劑量為黃顙魚可能攝入劑量的10倍），結果顯示該劑量條件下黃顙魚并無不良反應，相反在生長性能指標方面較對照組有明顯的改善。劉海燕等[3]評價了天然葉黃素添加劑對中華鱉的安全性，試驗結果表明，按體重計算葉黃素含量為4%的天然葉黃素飼料添加劑的經口LD50＞18 831 mg·kg-1，為實際無毒物質。上述試驗研究結果說明，天然葉黃素對水產動物是安全可靠的。

3 天然葉黃素在水產飼料中的應用價值

3.1 天然葉黃素應用概況

動物自身不能合成葉黃素，在飼料中添加用萬壽菊提取的天然葉黃素用于提高動物產品品質、改善生產性能，在國內外已有悠久的歷史，歐洲多年前即已廣泛應用[4]。早期我國僅允許將天然葉黃素添加用于家禽飼料中，后經廣州立達爾生物科技股份有限公司委托國家水產飼料安全評價機構開展了天然葉黃素應用于水產動物的安全性、有效性評價研究，農業農村部專家評審通過后，飼料添加劑目錄（2013）中將天然葉黃素（源自萬壽菊）擴大應用范圍至水產動物。

3.2 天然葉黃素對水產動物體色的改善作用

野生狀態的水產動物主要攝食富含天然葉黃素的天然餌料如浮游動植物、小魚小蝦等，通過食物鏈的方式在體內沉積下來，使水產動物呈現出靚麗鮮艷的自然健康顏色。高密度集約化養殖條件下，水產動物主要食物來源為人工配合飼料，可獲得的天然餌料極為有限。然而，常規的人工配合飼料原料中葉黃素含量較低，經過貯存、加工之后還會造成大量損失，對于高度依賴配合飼料的人工養殖水產動物，如不額外添加天然葉黃素，最終養出的水產動物色澤蒼白，難以達到消費者需求的自然顏色。

天然葉黃素的主要色素成分與很多水產動物體內的類胡蘿卜素組分相近，將其添加到動物飼料中，容易被水產動物體吸收、沉積、利用，且著色效果自然、靚麗，與野生狀態的水產動物相近。冷向軍等[5]經過研究認為，在飼料中添加100 mg·kg-1天然葉黃素產品，可有效改善養殖胡子鯰體色，使其達到類似野生胡子鯰的體色。吳華昌等[6]研究表明，從萬壽菊中提取的葉黃素能有效地使黃顙魚著色，添加葉黃素的試驗組與野生黃顙魚體色基本一致。Hu B.等[7-8]通過多次研究發現，天然葉黃素對美國鯰魚的著色效果良好，取得了滿意的試驗結果。B.Yuangsoi等[9]研究錦鯉魚著色時發現，黃體素能夠有效提升錦鯉的皮膚紅度和色素含量。Liu X.D.等[10]研究發現，天然葉黃素對七彩神仙魚著色效果顯著，尤其對背鰭著色效果優于蝦青素。Wang P.等[11]研究發現，中華鱉肝臟和背甲中的類胡蘿卜素含量與飼料中天然葉黃素添加量呈線性關系，其背甲和胸皮黃度也與飼料中天然葉黃素添加量成正比，說明飼料中添加天然葉黃素在中華鱉體內沉積效果良好。除此之外，天然葉黃素在大黃魚、真鯛、觀賞魚等黃色或紅色體色的品種中亦有其他大量應用研究報道，研究結果均顯示有良好著色效果[12-19]。

天然葉黃素添加到蝦蟹飼料中后，有一部分能轉化成蝦青素，有效改善蝦蟹體色。E.J.Vernon-Carter 等[20]研究發現，天然葉黃素對凡納濱對蝦具有很好的著色效果，并推測其主要成分黃體素、玉米黃質，可由對蝦代謝為蝦青素，并在體內沉積。M.Gocer 等[21]研究發現紅辣椒和萬壽菊花均可以顯著提高短溝對蝦體內類胡蘿卜素含量。E.Aguirre- Hinojosa 等[22]研究發現，萬壽菊提取天然葉黃素對于改善凡納濱對蝦體色效果顯著，試驗組對蝦無論甲殼還是肌肉蝦青素含量均較對照組顯著提高。K. Mondal 等[23]研究發現，用添加富含天然葉黃素的螺旋藻飼喂斑節對蝦，能顯著提高斑節對蝦肌肉組織中蝦青素含量。

然而，某些水產動物對色素吸收利用存在一定的選擇性，在實際應用中需加注意。據R.E.Olsen等[24]報道，當試驗飼料中蝦青素∶黃體素為2.5∶1時，試驗結束時大西洋鮭肌肉和血漿中該比值達到25∶1，說明大西洋鮭對于蝦青素的吸收利用率遠高于黃體素。

3.3 天然葉黃素對水產動物抗氧化能力的提升作用

類似很多植物提取物一樣，天然葉黃素具有提高機體抗氧化的作用，將其添加于水產動物飼料中，能夠改善部分水產動物抗氧化指標。關獻濤[25]研究證實，天然葉黃素能夠改善東星斑肝臟超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSHPx）、總抗氧化能力（T-AOC）、丙二醛（MDA）等幾項抗氧化相關指標。韓星星等[18]研究認為，飼料中添加葉黃素和蝦青素（1∶1）混合色素可以改善大黃魚成魚體色及提高其抗氧化能力。劉翠等[26]對黃顙魚的研究結果顯示，飼喂天然葉黃素的黃顙魚，其血液SOD活性顯著高于對照組。

3.4 天然葉黃素對水產動物的營養價值

天然葉黃素對水產動物的營養價值常被忽略，然而已有研究顯示，天然葉黃素對水產動物尤其是淡水魚具有一定的維生素A前體作用。J.Gross等[27]對孔雀魚和劍尾魚這兩種淡水魚的研究結果證實，天然葉黃素具有維生素A前體作用。A.B.Barua[28]對印度淡水鯰魚的研究結果表明，該魚可將天然葉黃素最常見組分黃體素轉化為脫氫視黃醇（VA2），但β-胡蘿卜素和玉米黃質則不能被轉換。

3.5 天然葉黃素對水產動物生長性能的改善作用

天然葉黃素還具有一定改善動物生長性能的作用。楊文平等[29]研究表明，天然葉黃素產品對于改善黃顙魚的生長性能有良好的作用，對提高成活率、生長速度有一定幫助，進一步研究發現飼料中添加0.4%～0.8%的天然葉黃素產品均能不同程度地提高黃顙魚胃、腸、肝胰蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性。王魯波等[2]研究發現，飼料中添加天然葉黃素能夠顯著改善黃顙魚生長性能，用含118 mg·kg-1天然葉黃素的飼料飼養黃顙魚，其特定生長率（SGR）比對照組高0.19，飼料系數降低0.5，蛋白、能量沉積率亦有改善，推測認為天然葉黃素能夠顯著刺激黃顙魚某些胃腸道消化酶發揮活性，從而提高了飼料的利用率和營養物質的消化率，最終表現出促生長效果。K.P.Besen 等[19]研究發現，天然葉黃素的主要組分中黃體素不僅對金魚著色效果良好，同時能夠提高其養殖成活率。Wang P.等[11]研究發現，中華鱉飼料中添加80 mg·kg-1天然葉黃素，能夠顯著改善生長性能、提高飼料轉化率以及肌肉組織氨基酸含量。

4 天然葉黃素使用注意事項

水產動物著色是一個系統工程，與水產動物本身、飼料配方技術密切相關，而對色素細胞的調控和管理是關鍵的要素。

水產動物色素細胞包括黑色素細胞、紅色素細胞、黃色素細胞和虹彩細胞等，天然葉黃素素主要沉積在紅色素細胞和黃色素細胞中，也有少部分沉積在脂肪和肌肉中。色素細胞的發育、分化、調控受到多重因素影響，因此水產動物色素沉積不僅僅是簡單的色素添加問題，更重要的是需要充分考慮養殖品種的特點以及對色素細胞的管理。不同水產動物在不同階段對不同色素的沉積方式、沉積位點、沉積效率均有差異，應用時須多加注意。

飼料配方、加工、貯存技術會嚴重地影響到天然葉黃素的沉積效果。飼料中常見的毒害物質如氧化油脂、霉菌毒素、非蛋白氮、組胺等會造成魚體器官損傷，引起機體代謝紊亂，影響色素細胞的生長發育，使色素吸收、轉運、沉積受阻，最終導致魚體體色異常。飼料中油脂、維生素（尤其是維生素A、維生素E）、抗氧化劑的添加水平也會影響到天然葉黃素的轉運、沉積和穩定性。此外，由于天然類胡蘿卜素對光、熱、氧敏感，需要重視加工、貯存引起的損失。

由于天然葉黃素的沉積主要依賴于色素細胞的生長發育，而色素細胞的生長發育需要經歷一個生理發育過程，因此天然葉黃素在體內穩定沉積需要花費一定時間，并且也不能無限沉積，存在一定的“飽和度”現象。王魯波等[2]研究認為，黃顙魚累積90 d 黃度基本達到飽和的天然葉黃素添加量為118 mg·kg-1飼料。從自然著色機理分析以及實際應用經驗，天然葉黃素少量長期添加，有利于獲得更好的穩定沉積效果。

5 小 結

近30 年來，全球水產品捕撈產量呈現了負增長趨勢，而水產養殖業卻逐年迅速增長，水產養殖業為解決人類食品安全做出了巨大貢獻。在溫飽問題得到解決之后，人們對食物的“色香味”有了更高的要求，水產動物的自然健康體色是促使消費者購買決定的重要因素。相比野生的水產動物，人工養殖的水產動物容易出現體色不佳的問題。萬壽菊提取的天然葉黃素，其主要色素成分與很多水產動物體內的類胡蘿卜素組分相近，添加應用于水產動物飼料中，在解決很多水產動物的體色問題方面起到了關鍵的作用。天然葉黃素還具有提高水產動物抗氧化能力，而且具有作為維生素前體的營養價值，在改善動物健康狀況和生長性能方面亦有一定效果。作為一種純天然植物提取物，不僅安全可靠，還有益人體健康，值得在水產飼料中進一步深入開發利用。